水の窓単発ショット撮影を実現するためのスペクトル制御されたマイクロ光源の開発

研制光谱控制微光源实现水窗单镜头摄影

• 批准号: 12J10265
• 负责人: 大塚 崇光
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J10265/
• 关键词: レーザー生成プラズマ; 軟X線; ビスマス; 擬以連続スペクトル; 疑似連続スペクトル

本研究では高出力な水の窓光源を実現するため, 疑似連続スペクトル(unresolved transition array : UTA)を有する原子番号の大きい元素をターゲットに用いるプラズマ光源の研究を行っている. 昨年度行った理論計算により電子温度500 eVのビスマス(Bi)プラズマから4d-4f遷移による4.0nm及び4.2nm, 1keVで4p-4d遷移による3.2nmの発光が得られることを明らかにしたが, 昨年度に行った分光実験において4p-4d遷移による3.2nmの発光は観測されなかった. これはプラズマによる放射の再吸収が原因であると考えられるため, 今年度はBiイオンの吸収特性を明らかにする事に重点を置き研究を実施した.実験では, 一台目のレーザーパルス(パルス幅170 ps, 波長 1064nm)によって作られたハフニウム(Hf)プラズマから放射された光(連続スペクトル)をもう一台のレーザーパルス(パルス幅7 ns, 波長 1064nm)によって作られたBiプラズマ(吸収体)中に入射させ吸収を誘起した. 吸収体中を通過した光を斜入射型軟X線分光器で観測し, 吸収体を通過させずに観測した連続スペクトルと比較することによりBiイオンの吸光度を算出した, 3nmの領域に強い吸収を持つと予測されたが, 観測されたビスマスの吸光度は長波長側に比べ短波長側の吸収は弱く, 3nmに強い吸収は観測されなかった. 従って発光スペクトル観測において4p-4d遷移による3.2nmの発光が観測されなかった理由は, プラズマ中での再吸収によるものではないと結論付けられる。観測された吸収スペクトル中に複数の吸収線が観測されたため, 吸収スペクトルを理論計算した. 計算によって得られたBi IからBi IVの4f-nd (n≧6)内核遷移による吸収スペクトルは, 観測された吸収線と一致した.本研究では, UTAピーク波長の原子番号依存性を明らかにし, 水の窓領域においてBiプラズマからのUTA放射を観測した. しかしながら, 理論的に予測された4p-4d遷移による3.2nmの発光は観測されなかった. これは, プラズマの電子温度が1 keVに達していないことが理由であると考えられる.

This study で は force な higher water の 窓 light を be presently す る た め, suspected even 続 ス ペ ク ト ル (unresolved transition array: UTA) を have す る atomic mash の big き い element を タ ー ゲ ッ ト に with い る プ ラ ズ マ line light source の research を っ て い る. に theoretical calculation of line yesterday annual っ た よ り electronic temperature 500 eV の ビ ス マ ス (Bi) プ ラ ズ マ か ら 4 d - 4 f migration に よ る 4.0 nm and 4.2 nm び, 1 kev で 4 p - 4 d migration に よ る 3.2 nm の 発 が too light ら れ る こ と を Ming ら か に し た が, Line yesterday annual に っ た spectral be 験 に お い て 4 p - 4 d migration に よ る 3.2 nm の 発 light は 観 measuring さ れ な か っ た. こ れ は プ ラ ズ マ に よ る radiation の take 収 が reason で あ る と exam え ら れ る た め, our は "Bi イ オ ン の 収 absorption features を Ming ら か に す る matter に key を buy き research を be applied し た. Be 験 で は, a TaiMu の レ ー ザ ー パ ル ス (パ ル ス 170 ps, wavelength of 1064 nm) に よ っ て as ら れ た ハ フ ニ ウ ム (Hf) プ ラ ズ マ か ら radiation さ れ た light (even 続 ス ペ ク ト ル) を も う a の レ ー ザ ー パ ル ス (パ ル ス 7 ns, A wavelength of 1064nm (によって) acts as られたBiプラズ た (absorber), に incident させ absorber を induces た. 収 absorbers を through し た を oblique incidence type soft X-ray spectrometer で 観 し, 収 absorbers を through さ せ ず に 観 measuring し た even 続 ス ペ ク ト ル と compare す る こ と に よ り Bi イ オ ン の absorbance を calculate し た, 3 nm に の field strong suction 収 い を hold つ と be さ れ た が, 観 measuring さ れ た ビ ス マ ス の absorbance は に long wavelength side is longer than べ shortwave side suction 収 の は weak く, 3 nm に strong suction 収 い は 観 measuring さ れ な か っ た. 従 っ て 発 light ス ペ ク ト ル 観 measuring に お い て 4 p - 4 d migration に よ る 3.2 nm の 発 light が 観 measuring さ れ な か っ た reason は, プ ラ ズ マ in で の take 収 に よ る も の で は な い と conclusion pay け ら れ る. 観 measuring さ れ た suction 収 ス ペ ク ト ル に plural の 収 absorption line in が 観 measuring さ れ た た め, suction 収 ス ペ ク ト ル を theoretical calculation し た. Computing に よ っ て have ら れ た Bi I か ら Bi IV の 4 f - nd n ≧ (6) the kernel migration に よ る suction 収 ス ペ ク ト ル は, 観 measuring さ れ た 収 absorption line と consistent し た. This study で は, UTA ピ ー の atomic mash ク wavelength dependence を Ming ら か に し, water の 窓 field に お い て Bi プ ラ ズ マ か ら の UTA radiation を 観 measuring し た. し か し な が ら, theory of に be さ れ た 4 p - 4 d migration に よ る 3.2 nm の 発 light は 観 measuring さ れ な か っ た. こ れ は, The electron temperature が1 keVに reaches <s:1> な な な とが とが とが reason であると examines えられる.

项目成果

Analysis of tungsten laser produced plasmas in the extreme ultraviolet (EUV) spectral region

• DOI: 10.1088/0953-4075/45/20/205002
• 发表时间: 2012-10
• 期刊: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
• 作者: C. S. Harte;T. Higashiguchi;T. Otsuka;R. D’Arcy;D. Kilbane;G. O’Sullivan

高原子番号物質を用いる極端紫外光源の研究

高原子序数材料的极紫外光源研究

• 发表时间: 2012
• 作者: Takamitsu Otsuka;Paddy Hayden;Fergal O'Reilly;Emma Sokell;Padraig Dunne;Gerry O'Sullivan;Noboru Yugami;大塚 崇光
• 通讯作者: 大塚 崇光

Investigation of a laser-produced bismuth plasma soft x-ray source

激光产生的铋等离子体软 X 射线源的研究

• 发表时间: 2013
• 作者: Takamitsu Otsuka;Paddy Hayden;Fergal O'Reilly;Emma Sokell;Padraig Dunne;Gerry O'Sullivan;Noboru Yugami
• 通讯作者: Noboru Yugami

次世代リソグラフィーのためのBeyond EUV 光源

超越下一代光刻的 EUV 光源

• 发表时间: 2012
• 作者: E. Kondoh;T. Sasaki;Y. Tamegai;M. Watanabe;and L. Jin;大塚 崇光，東口 武史，湯上 登，江 偉華，遠藤 彰，DUNNE Padraig，O’SULLIVAN Gerry
• 通讯作者: 大塚 崇光，東口 武史，湯上 登，江 偉華，遠藤 彰，DUNNE Padraig，O’SULLIVAN Gerry

"Water window" sources : Selection based on the interplay of spectral properties and multilayer reflection bandwidth

“水窗”光源：根据光谱特性和多层反射带宽的相互作用进行选择

• DOI: 10.1063/1.4789982
• 发表时间: 2012
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Takamitsu Otsuka;Padraig Dunne;Gerry O'Sullivan;Takeshi Higashiguchi;Noboru Yueami;Colm S Harte;Bowen Li
• 通讯作者: Bowen Li